一种超构表面或复合荧光染料超构表面的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114956089A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210476629.8(22)申请日2022.04.30(71)申请人苏州大学地址215104江苏省苏州市相城区济学路8号(72)发明人王绍军刘鹏博徐超捷陈泽锋李孝峰(74)专利代理机构苏州智品专利代理事务所(普通合伙)32345专利代理师唐学青(51)Int.Cl.C01B33/02(2006.01)C01B33/021(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种超构表面或复合荧光染料超构表面的制备方法(57)摘要本发明公开一种超构表面或复合荧光染料超构表面的制备方法。该制备方法包括，通过在SOI绝缘衬底硅片的顶硅层进行纳米结构化处理以获得单晶硅纳米粒子阵列，使用HF溶液将绝缘衬底硅片的氧化硅层去除，将硅基底层和制作有单晶硅纳米粒子阵列的顶硅层转移到超纯水中，再将漂浮在超纯水面上的制作有单晶硅纳米粒子阵列的顶硅层打捞转移至目标衬底上，从而获得超构表面。不仅能够简易高效制作出单晶硅纳米粒子阵列超结构并循环利用，还能够将单晶硅纳米粒子阵列和荧光染料复合在一起转移至衬底上；还可以通过控制单晶硅纳米粒子阵列的荧光染料溶液薄膜的厚度并将其转移至柔性衬底制备具有柔韧性的超结构薄膜，以满足未来丰富多样的应用可能性。CN114956089ACN114956089A权利要求书1/2页1.一种超构表面的制备方法，用于在目标衬底上制备单晶硅纳米粒子阵列，其特征在于包括，步骤Ⅰ：将由顶硅层、氧化硅层和硅基底层键合在一起的绝缘衬底硅片表面进行纳米结构化处理，以在绝缘衬底硅片的顶硅层制作单晶硅纳米粒子阵列；步骤Ⅱ：在单晶硅纳米粒子阵列的表面旋涂一层聚合物薄膜；步骤Ⅲ：去除绝缘衬底硅片的氧化硅层；步骤Ⅳ：将硅基底层和包裹有单晶硅纳米粒子阵列的聚合物薄膜转移到超纯水中；步骤Ⅴ：将漂浮在超纯水面上的包裹有单晶硅纳米粒子阵列的聚合物薄膜打捞转移至目标衬底上，并风干；步骤Ⅵ：将承载单晶硅纳米粒子阵列的目标衬底放在加热台上加热；步骤Ⅶ：使用有机溶剂将包裹着单晶硅纳米粒子阵列的聚合物薄膜去除，并吹干表面残留有机溶剂。2.根据权利要求1所述的一种超构表面的制备方法，其特征在于，步骤Ⅲ中，将绝缘衬底硅片的氧化硅层和硅基底层浸没于氢氟酸溶液中，氢氟酸溶液面低于顶硅层表面。3.根据权利要求2所述的一种超构表面的制备方法，其特征在于，步骤Ⅲ中，氢氟酸溶液中添加有表面活性剂。4.根据权利要求3所述的一种超构表面的制备方法，其特征在于，氢氟酸的体积比溶液浓度为30％‑50％，表面活性剂为烷基磺酸钠和脂肪醇醚硫酸钠混合液；所述绝缘衬底硅片的顶硅层材质为P型单晶硅，电阻率大于2kohm·cm，厚度为100±10nm；氧化硅层厚度为450±50nm；硅基底层材质为P型单晶硅，厚度为450±50μm。5.根据权利要求2所述的一种超构表面的制备方法，其特征在于，所述目标衬底不溶于水，所述聚合物不溶于水且不与氢氟酸反应。6.根据权利要求1所述的一种超构表面的制备方法，其特征在于，步骤Ⅵ中，加热台温度控制为160±10℃，加热时长15±5min。7.根据权利要求1所述的一种超构表面的制备方法，其特征在于，纳米结构化处理的步骤包括：在顶硅层表面旋涂一层光刻胶；利用电子束曝光系统在顶硅层的光刻胶上曝光出周期性单晶硅纳米粒子阵列图案；然后通过反应离子束刻蚀系统刻蚀出单晶硅纳米粒子阵列。8.根据权利要求7所述的一种超构表面的制备方法，其特征在于，所述光刻胶为型号XR‑1541‑004的HSQ；所述聚合物薄膜中的聚合物为分子量为950k的聚甲基丙烯酸甲酯；步骤Ⅶ中所述有机溶剂为无水乙醇或丙酮。9.单晶硅纳米粒子阵列复合荧光染料超构表面的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤Ⅰ：将由顶硅层、氧化硅层和硅基底层键合在一起的绝缘衬底硅片表面进行纳米结2CN114956089A权利要求书2/2页构化处理，以在绝缘衬底硅片的顶硅层制作单晶硅纳米粒子阵列；步骤Ⅱ：在单晶硅纳米粒子阵列表面旋涂一层混合于聚合物中的荧光染料溶液薄膜；步骤Ⅲ：使用氢氟酸溶液去除绝缘衬底硅片的氧化硅层；步骤Ⅳ：将硅基底层和包裹着单晶硅纳米粒子阵列的荧光染料溶液薄膜转移到超纯水中；步骤Ⅴ：将漂浮在水面上的包裹着单晶硅纳米粒子阵列的荧光染料溶液薄膜打捞转移至目标衬底上，并风干。10.单晶硅纳米粒子阵列复合荧光染料超构表面膜层更换方法，其特征在于，在权利要求9所述的单晶硅纳米粒子阵列复合荧光染料超构表面的制备方法基础上还包括：步骤Ⅵ：将承载单晶硅纳米粒子阵列的目标衬底放在加热台上加热；步骤Ⅶ：使用有机溶剂将包裹着单晶硅纳米粒子阵列的聚合物薄膜去除，并吹干表面残留有机溶剂；步骤Ⅷ：